JP6843176B2 - 強度および延性が改善された高強度被覆鋼板を製造する方法ならびに得られる鋼板 - Google Patents

強度および延性が改善された高強度被覆鋼板を製造する方法ならびに得られる鋼板 Download PDF

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Description

本発明は、強度、延性および成形性が改善された高強度被覆鋼板を製造する方法に関し、この方法により得られる鋼板に関する。
自動車車両用の車体構造用部材および車体パネルの部品などの様々な装備を製造するために、ＤＰ（二相）鋼またはＴＲＩＰ（変態誘起塑性）鋼でできた、亜鉛めっき鋼板または合金化溶融亜鉛めっき板を使用するのは通常のことである。
例えば、マルテンサイト組織および／または一定量の残留オーステナイトを含み、約０．２％のＣ、約２％のＭｎ、約１．７％のＳｉを含有するそのような鋼は、降伏強度が約７５０ＭＰａであり、引張強度が約９８０ＭＰａであり、全伸びが８％を超える。これらの鋼板は、Ａｃ３変態点を上回る焼鈍温度から焼入れしてＭｓ変態点を上回る過時効温度まで低下させ、鋼板をこの温度で一定の時間維持することによって、連続焼鈍ラインにおいて製造される。次いで鋼板は亜鉛めっきまたは合金化溶融亜鉛めっきされる。
地球環境保全の観点から自動車の燃料効率を改善するために自動車の重量を削減するため、降伏強度および引張強度が改善された鋼板を有することが望ましい。しかし、そのような鋼板は良好な延性および良好な成形性、より詳細には良好な伸びフランジ性も有する必要がある。
この点において、降伏強度ＹＳが少なくとも８００ＭＰａ、引張強度ＴＳが約１１８０ＭＰａ、全伸びが少なくとも１４％であり、ＩＳＯ規格１６６３０：２００９による穴広げ率ＨＥＲが２５％を超える鋼板を有することが望ましい。測定方法の違いに起因して、ＩＳＯ規格による穴広げ率ＨＥＲの値は、ＪＦＳ Ｔ １００１（日本鉄鋼連盟規格）による穴広げ率λの値と非常に異なり同等ではないことを強調する必要がある。
したがって、本発明の目的はそのような鋼板およびそれを製造する方法を提供することである。
この目的のために、本発明は鋼板を熱処理および被覆することによって、強度が改善され且つ成形性が改善された高強度被覆鋼板を製造する方法であって、鋼板の降伏強度ＹＳが少なくとも８００ＭＰａ、引張強度ＴＳが少なくとも１１８０ＭＰａ、全伸びが少なくとも１４％、および穴広げ率ＨＥＲが少なくとも３０％であり、鋼の化学組成が重量％で
０．１３％≦Ｃ≦０．２２％
１．２％≦Ｓｉ≦１．８％
１．８％≦Ｍｎ≦２．２％
０．１０％≦Ｍｏ≦０．２０％
Ｎｂ≦０．０５％
Ａｌ≦０．５％
を含有し、残部はＦｅおよび不可避不純物である、方法に関する。熱処理および被覆は以下の工程：
− Ａｃ３を超えるが１０００℃未満である焼鈍温度ＴＡにおいて３０ｓを超える時間で鋼板を焼鈍する工程、
− ３２５℃から３７５℃の間の焼入れ温度ＱＴまで、オーステナイトおよび少なくとも６０％のマルテンサイトからなる組織を得るのに十分な冷却スピードで鋼板を冷却することにより、鋼板を焼入れする工程であって、オーステナイト含量は、最終的な組織、すなわち処理、被覆および室温までの冷却後の組織が３％から１５％の間の残留オーステナイトならびに８５％から９７％の間のマルテンサイトおよびベイナイトの合計を含有し、フェライトを含まないことができるような含量である、工程
− 鋼板を４３０℃から４８０℃の間の分配温度ＰＴまで加熱し、鋼板をこの温度において１０ｓから９０ｓの間の分配時間Ｐｔの間維持する工程、
− 鋼板を溶融めっきする工程、および
− 鋼板を室温まで冷却する工程
を含む。
好ましくは、焼入れ温度ＱＴは、３５０℃から３７５℃の間である。
好ましくは、分配温度ＰＴは、４３５℃から４６５℃の間である。
鋼の化学組成は以下の条件：
０．１６％≦Ｃ≦０．２０％
１．３％≦Ｓｉ≦１．６％
および
１．９％≦Ｍｎ≦２．１％
のうち少なくとも１つを満たすことが可能である。
溶融めっき工程は亜鉛めっき工程であってもよい。
溶融めっき工程は合金化温度ＴＧＡが４８０℃から５１０℃の間である合金化溶融亜鉛めっき工程であってもよい。この場合、分配時間ＰＴは好ましくは５０ｓから７０ｓの間である。
好ましくは、鋼板が焼入れ温度ＱＴまで焼入れされた後、且つ鋼板が分配温度ＰＴまで加熱される前に、鋼板は焼入れ温度ＱＴにおいて２ｓから８ｓ、好ましくは３ｓから７ｓの間に含まれる保持時間の間、維持される。
本発明は被覆鋼板にも関し、この鋼の化学組成は重量％で
０．１３％≦Ｃ≦０．２２％
１．２％≦Ｓｉ≦１．８％
１．８％≦Ｍｎ≦２．２％
０．１０％≦Ｍｏ≦０．２０％
Ｎｂ≦０．０５％
Ａｌ≦０．５％
Ｔｉ≦０．０５％
を含有し、残部はＦｅおよび不可避不純物である。鋼の組織は３％から１５％の残留オーステナイトならびに８５％から９７％のマルテンサイトおよびベイナイトからなり、フェライトを含まない。鋼板の少なくとも一方の面は金属被覆を含む。鋼板は降伏強度が少なくとも８００ＭＰａ、引張強度が少なくとも１１８０ＭＰａ、全伸びが少なくとも１４％、および穴広げ率ＨＥＲが少なくとも３０％である。
任意選択的に、鋼の化学組成は以下の条件：
０．１６％≦Ｃ≦０．２０％
１．３％≦Ｓｉ≦１．６％
および
１．９％≦Ｍｎ≦２．１％
のうち少なくとも１つを満たすことができる。
少なくとも１つの被覆面は、例えば亜鉛めっきされている。
少なくとも１つの被覆面は、例えば合金化溶融亜鉛めっきされている。
本発明の例７の顕微鏡写真。
次に本発明を、限定を取り入れずに詳細に説明し、本発明の例の顕微鏡写真である図によって示す。
本発明によれば、鋼板は、化学組成が重量％で以下を含有する半製品の熱間圧延および任意選択的に冷間圧延によって得られる：
− 十分な強度を確保し、且つ十分な伸びを得るのに必要である残留オーステナイトの安定性を改善するための、０．１３％から０．２２％、好ましくは０．１６％を超え好ましくは０．２０％未満の炭素。炭素含量が高すぎる場合、熱間圧延した鋼板は硬すぎて冷間圧延できず、溶接性が不十分である。
− 固溶体を強化し、且つ被覆性に悪影響を与える鋼板の表面の酸化ケイ素を形成させることなく過時効の間に炭化物の形成を遅らせるように、オーステナイトを安定化させるための、１．２％から１．８％、好ましくは１．３％を超え１．６％未満のケイ素。
− 少なくとも６５％のマルテンサイトを含有する組織を得るための十分な硬化性、１１５０ＭＰａを超える引張強度を有するため、且つ延性に悪影響を与える分離の問題を避けるための、１．８％から２．２％、好ましくは１．９％を超え好ましくは２．１％未満のマンガン。
− 硬化性を高めるため、且つ過時効の間のオーステナイトの分解を大幅に低減させるために残留オーステナイトを安定化させるための、０．１０％から０．２０％のモリブデン。
− 脱酸素の目的で通常の場合に溶鋼に加えられる、最大で０．５％のアルミニウム、好ましくは、Ａｌ含量は０．０５％に制限される。Ａｌの含量が０．５％を超える場合、オーステナイト化温度は高すぎるために容易に到達しないことになり、鋼は工業的に加工が困難となる。
− Ｎｂ含量およびＴｉ含量はそれぞれ０．０５％に制限されるが、なぜならそのような値を超えると多くの析出物が形成され且つ成形性が低下することになり、１４％の全伸びに到達することがより困難となるからである。
残部は鉄および鋼製造から生じる残留元素である。この点において、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｖ、Ｂ、Ｓ、ＰおよびＮは少なくとも、不可避不純物である残留元素と考えられる。したがって、一般に、それらの含量は、Ｎｉについては０．０５％未満、Ｃｒについては０．１０％未満、Ｃｕについては０．０３％未満、Ｖについては０．００７％未満、Ｂについては０．００１０％未満、Ｓについては０．００５％未満、Ｐについては０．０２％未満、およびＮについては０．０１０％未満である。
鋼板は、当業者に公知の方法に従って、熱間圧延および任意選択的に冷間圧延によって調製される。
圧延後、鋼板は酸洗いまたは洗浄され、次いで熱処理および溶融めっきされる。
好ましくは連続焼鈍と溶融めっきを組み合わせたラインにおいて行われる熱処理は、以下の工程を含む：
− 組織が完全にオーステナイトであることを確実にするように、鋼のＡｃ３変態点を超える、好ましくはＡｃ３＋１５℃を超えるが、オーステナイト結晶粒を過度に粗大化させないために１０００℃未満である焼鈍温度ＴＡにおいて、鋼板を焼鈍する工程。一般に、本発明による鋼については８６５℃を超える温度で十分である。鋼板は化学組成を均質化させるのに十分な時間をかけて、焼鈍温度で維持される、すなわちＴＡ−５℃からＴＡ＋１０℃の間で維持される。好ましくは、時間は３０ｓを超えるが３００ｓを超える必要はない。
− Ｍｓ変態点を下回る焼入れ温度ＱＴまでフェライトおよびベイナイトの形成を避けるのに十分な冷却速度で冷却することにより、鋼板を焼入れする工程。焼入れの直後にオーステナイトおよび少なくとも６０％のマルテンサイトからなる組織を有するようにするため、焼入れ温度は３２５℃から３７５℃の間、好ましくは３５０℃から３７５℃の間であり、オーステナイト含量は、最終的な組織（すなわち処理、被覆および室温への冷却後）が、３％から１５％の間の残留オーステナイトならびに８５から９７％の間のマルテンサイトおよびベイナイトの合計を含有しフェライトを含まないことができるような含量である。３０℃／ｓを超える冷却速度は十分である。
− 鋼板を４３０℃から４８０℃の間、好ましくは４３５℃から４６５℃の間の分配温度ＰＴまで再加熱する工程。例えば、分配温度は、鋼板が溶融めっきされるために加熱される必要がある温度、すなわち４５５℃から４６５℃の間と等しくてもよい。再加熱速度は再加熱が誘導加熱器によって行われる場合は高くてもよいが、その再加熱速度は鋼板の最終的な特性に対して明確な影響を与えなかった。好ましくは、焼入れ工程と鋼板を分配温度ＰＴまで再加熱する工程との間で、鋼板は焼入れ温度において２ｓから８ｓの間、好ましくは３ｓから７ｓの間に含まれる保持時間の間、維持される。
− 鋼板を分配温度ＰＴにおいて１０ｓから９０ｓの間の分配時間Ｐｔの間、維持する工程。分配温度において鋼板を維持することは、分配の間に鋼板の温度がＰＴ−２０℃からＰＴ＋２０℃の間にとどまることを意味する。
− 任意選択的に、鋼板が溶融めっきされるために加熱される必要がある温度と等しくするために、冷却または加熱によって鋼板の温度を調整する工程。
− 鋼板を溶融めっきする工程であって、溶融めっきが、例えば亜鉛めっきまたは合金化溶融亜鉛めっきであるが、被覆の間に鋼板が設定される温度が６５０℃未満のままであるならば、あらゆるタイプの金属溶融めっきが可能である。鋼板が亜鉛めっきされる場合、通常の条件で行われる。鋼板が合金化溶融亜鉛めっきされる場合、良好な最終的な機械的特性を得るために合金化の温度ＴＧＡは高すぎない必要がある。この温度は好ましくは５００℃から５８０℃の間である。さらに、この場合、分配時間は好ましくは５０ｓから７０ｓの間である。
− 一般に、被覆後に鋼板は公知の技術に従って加工される。特に鋼板は室温まで冷却される。
そのような処理によって、降伏強度ＹＳが少なくとも８００ＭＰａであり、引張強度が少なくとも１１８０ＭＰａであり、全伸びが少なくとも１４％であり、およびＩＳＯ規格１６６３０：２００９による穴広げ率ＨＥＲが少なくとも３０％である被覆鋼板を得ることができる。
例として、以下の組成：Ｃ＝０．１８％、Ｓｉ＝１．５％、Ｍｎ＝２．０％、Ｎｂ＝０．０２％、Ｍｏ＝０．１５％を有し、残部はＦｅおよび不純物である、厚さが１．２ｍｍの鋼板を熱間圧延および冷間圧延により製造した。この鋼の理論上のＭｓ変態点は３８６℃であり、Ａｃ３変態点は８４９℃である。
鋼板の試料は焼鈍、焼入れおよび分配により熱処理され、次いで亜鉛めっきまたは合金化溶融亜鉛めっきされ、機械的特性が測定された。
処理の条件および得られる特性は、亜鉛めっきされた試料については表Ｉに、合金化溶融亜鉛めっきされた試料については表ＩＩに記載される。
Figure 0006843176
Figure 0006843176
これらの表において、ＴＡは焼鈍温度、ＱＴは焼入れ温度、ＰＴは分配温度、Ｐｔは分配温度での維持時間、ＴＧＡは合金化溶融亜鉛めっきされた鋼板における合金化の温度、ＹＳは降伏強度、ＴＳは引張強度、ＵＥは一様伸び、ＴＥは全伸び、およびＨＥＲはＩＳＯ１６６３０：２００９規格に従って測定される穴広げ率である。
例９に関して、「５２０−２０」（ＴＧＡ）は鋼が２０秒間、５２０℃のＧＡ温度であったことを意味し、他の例では（７、８および１０）いったんＧＡ温度に達すると、最終の冷却前に温度がゆっくりと低下する。
例１から４は、３５０℃以下の焼入れ温度、３０ｓから９０ｓの分配時間での４６０℃の温度における分配によって、亜鉛めっき鋼板の降伏強度が８００ＭＰａを超え、引張強度が１１８０ＭＰａを超え、全伸びが１２％以上となり、ＩＳＯ規格１６６３０：２００９に従って測定される穴広げ率が３０％を超えることを示している。
焼入れ温度がＭｓを超える例は、比較例であるおよび／または先行技術に従っている。組織はフェライトまたはベイナイトおよびオーステナイトを含有し、降伏強度は８００ＭＰａを著しく下回る。
例７から１０は、鋼板が合金化溶融亜鉛めっきされる場合、１４％の全伸びおよび３０％を超える穴広げ率ＨＥＲを得るために合金化の温度は可能な限り低い必要があることを示している。例７は、その顕微鏡写真が図に示されており、７％の残留オーステナイトならびに９６％のマルテンサイトおよびベイナイトの合計を含有する。
処理の条件および得られた特性は、亜鉛めっきされた試料については表Ｉ、合金化溶融亜鉛めっきされた試料については表ＩＩに記載される。

Claims (12)

  1. 鋼板を熱処理および被覆することによって、強度が改善され且つ成形性が改善された高強度被覆鋼板を製造する方法であって、鋼板の降伏強度ＹＳが少なくとも８００ＭＰａ、引張強度ＴＳが少なくとも１１８０ＭＰａ、全伸びが少なくとも１４％、および穴広げ率ＨＥＲが少なくとも３０％であり、鋼の化学組成が重量％で
    ０．１３％≦Ｃ≦０．２２％
    １．２％≦Ｓｉ≦１．８％
    １．８％≦Ｍｎ≦２．２％
    ０．１０％≦Ｍｏ≦０．２０％
    Ｎｂ≦０．０５％
    Ａｌ≦０．５％
    Ｔｉ≦０．０５％
    を含有し、残部はＦｅおよび不可避不純物であり、熱処理および被覆が、以下の工程：
    − Ａｃ３を超えるが１０００℃未満である焼鈍温度ＴＡにおいて３０ｓを超える時間で鋼板を焼鈍する工程、
    − ３２５℃から３７５℃の間の焼入れ温度ＱＴまで、オーステナイトおよび少なくとも６０％のマルテンサイトからなる組織を得るのに十分な冷却スピードで鋼板を冷却することにより、鋼板を焼入れする工程であって、オーステナイト含量は、最終的な組織、すなわち処理、被覆および室温までの冷却後の組織が３％から１５％の間の残留オーステナイトならびに８５％から９７％の間のマルテンサイトおよびベイナイトの合計を含有し、フェライトを含まないことができるような含量であり、組織が少なくとも６５％のマルテンサイトを含有し、冷却スピードが、３０℃／ｓを超える、工程、
    − 鋼板を焼入れ温度ＱＴで、２ｓから８ｓの間に含まれる保持時間の間保持する工程、
    − 鋼板を４３０℃から４８０℃の間の分配温度ＰＴまで加熱し、鋼板を分配温度ＰＴにおいて１０ｓから９０ｓの間の分配時間Ｐｔの間維持する工程、
    − 鋼板を溶融めっきする工程、および
    − 鋼板を室温まで冷却する工程
    を含む、方法。
  2. 焼入れ温度ＱＴが３５０℃から３７５℃の間である、請求項１に記載の方法。
  3. 分配温度ＰＴが４３５℃から４６５℃の間である、請求項１または２に記載の方法。
  4. 鋼の化学組成が以下の条件：
    ０．１６％≦Ｃ≦０．２０％
    １．３％≦Ｓｉ≦１．６％
    および
    １．９％≦Ｍｎ≦２．１％
    のうち少なくとも１つを満たす、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
  5. 溶融めっき工程が亜鉛めっき工程である、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
  6. 溶融めっき工程が、合金化温度ＴＧＡを４８０℃から５１０℃の間とする合金化溶融亜鉛めっき工程である、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
  7. 分配時間Ｐｔが５０ｓから７０ｓの間である、請求項６に記載の方法。
  8. 焼入れ温度ＱＴにおける保持時間が、３ｓから７ｓの間に含まれる、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
  9. 被覆鋼板であって、鋼の化学組成が重量％で
    ０．１３％≦Ｃ≦０．２２％
    １．２％≦Ｓｉ≦１．８％
    １．８％≦Ｍｎ≦２．２％
    ０．１０％≦Ｍｏ≦０．２０％
    Ｎｂ≦０．０５％
    Ａｌ≦０．５％
    Ｔｉ≦０．０５％
    を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物であり、被覆鋼板が、３％から１５％の残留オーステナイトならびに８５％から９７％のマルテンサイトおよびベイナイトからなる組織を有し、フェライトを含まず、組織が、少なくとも６５％のマルテンサイトを含有し、且つ被覆鋼板の少なくとも一方の面が金属被覆を含み、被覆鋼板の降伏強度が少なくとも８００ＭＰａ、引張強度が少なくとも１１８０ＭＰａ、全伸びが少なくとも１４％、および穴広げ率ＨＥＲが少なくとも３０％である、被覆鋼板。
  10. 鋼の化学組成が以下の条件：
    ０．１６％≦Ｃ≦０．２０％
    １．３％≦Ｓｉ≦１．６％
    および
    １．９％≦Ｍｎ≦２．１％
    の少なくとも１つを満たす、請求項９に記載の被覆鋼板。
  11. 金属被覆を有する少なくとも１つの面が亜鉛めっきされている、請求項９または１０に記載の被覆鋼板。
  12. 金属被覆を有する少なくとも１つの面が合金化溶融亜鉛めっきされている、請求項９または１０に記載の被覆鋼板。
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